Тема: Статистическая обработка
n Любое исследование может считаться законченным только тогда, когда результаты прошли статистическую обработку, материал представлен компактным образом, вычислены среднее арифметическая величина и среднее квадратическое отклонение. Это первый этап обработки данных. На втором этапе выявляются закономерности и связи показателей между собой.
n Метод статистического анализа возник в конце 19-го начале 20-го века из потребностей биологии и экономики. Сейчас широко применяется в самых разнообразных областях науки, техники и с/х. Методы современной статистики позволяют извлечь из экспериментов множество информации и оценить ее надежность. Однако нельзя и преувеличивать значимость статистических методов и превращать их использование в самоцель.Результаты должны иметь биологический смысл.
Математическая статистика
n - (вариационна статистика, биомеитрия) – раздел математики, который опирается на теорию вероятности. Он посвящен математическим методам систематизации, обработки результатов экспериментов и наблюдений и используется для отыскания, анализа и обоснования закономерностей изучаемых явлений.
n Главная задача экспериментатора – постановка добротных, целенаправленных опытов. МС не вскрывает сущности и причин явлений, но записывает, формулирует количественную сторону этих явлений.
Количественная статистическая обработка и анализ результатов наблюдений производится для решения следующих задач:
1. свертки информации, т.е. замены множества величин одной или несколькими, которые могут достаточно надежно представлять исходную информацию (М±м);
2. получения количественных характеристик надежности данных достоверность;
3. выделения объективных закономерностей.
Экстраполяция
n распространение результатов, полученных из наблюдений над одной частью явления, на другую его часть.
n Сложности:
n Компьютерные модели – живые организмы.
n In vitro – in vivo.
n Межвидовая.
ЛЕКЦИЯ: ТОКСИЧНОСТЬ
Токсичность - (от греч. toxikon-яд), способность вещества вызывать нарушения физиологических функций организма, в результате чего возникают симптомы интоксикаций (заболевания), а при тяжелых поражениях гибель.
Степень токсичности вещества
n характеризуется величиной токсической дозы - количеством вещества, отнесенным к единице массы животного или человека, вызывающим определенный токсический эффект.
n Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность вещества.
В токсикологии используют следующие дозы:
n ЛД50, LD50 - среднесмертельная (среднелетальная). Доза, вызывающая гибель 50% БО от исходного количества. ЭД50, ED50 – среднеэффективные.
n ЛД90-100,LD90-100 - минимальные абсолютно смертельные дозы (гибель всех БО) –верхний параметр токсичности -мин. кол-во в-ва, способное вызвать гибель.
ЛД0-10, LD0-10 - нижний параметр токсичности.
Цифры в индексе - вероятность в % появления определенного токсического эффекта.
n Наиболее часто используют величины ЛД50 и ED50, которые статистически более достоверны по сравнению с другими.
ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ:
• Острая токсичность
• Подострая токсичность
• Хроническая токсичность
• Репродуктивная токсичность
• Генотоксичность
• Канцерогенность
n Острая токсичность - токсическое действие вещества, введенного в однократной дозе или в многократных дозах в течение не более 24 ч (не более 6 часов) интервалы в течение суток. Токсичность исследуют при нескольких путях введения. Общая продолжительность наблюдения за животными при исследовании острой токсичности должна составлять не менее 2-х недель, причем в первый День после введения животные должны находиться под непрерывным наблюдением.
Подострая (субхроническая) токсичность. совокупность функциональных и/или морфологических нарушений органов и систем подопытного животного после повторного введения. Дозы = 1/5 – 1/20 ЛД50. Продолжительность опыта в зависимости от продолжительности жизни животных данного вида = 1/30 СПЖ. Продолжительность введения 2-12 недель.
Хроническая токсичность. Получение информации для установления предельно допустимых доз – максимальное кол-во в-ва, которое при продолжительном действии не вызывает каких-либо реакций, нарушающих уравновешивание организма с внешней средой. Не приносит вреда индивидууму, подвергающемуся действию в-ва, и его будущим потомкам. Продолжительность – в течение всего срока жизни. Как минимум 1/3 СПЖ (мыши 5 мес.). Дозы нелетальные. Поступление в организм лучше естественными путями (ингаляция, ЖКТ, через кожу). Мониторинг состояния организма.
Репродуктивная токсичность
n Для всех уровней организации живых систем характерны свойства, отличающие живую материю от неживой. К числу основных, фундаментальных свойств живого относятся: Потребление из окружающей среды и превращение питательных веществ.
n Обмен веществом и энергией с окружающей средой.
n Регуляция.
n Раздражимость и реактивность.
n Репродукция.
n Изменчивость.
На современном этапе основными задачами токсикологии при изучении действия химических веществ на процессы репродукции являются:
n оценка действия новых химических соединений на репродукцию,
n разработка методов прогнозирования развития гонадотропных и эмбриотропных эффектов,
n унификация отечественных и зарубежных критериев оценки опасности химических соединений на репродуктивное здоровье.
n Репродукция. Это свойство обеспечивает поддержание или увеличение численности биологических объектов всех видов и типов. В основе репродукции лежит процесс клеточного деления. В ходе клеточного деления осуществляется перенос ДНК (генетического материала) материнских клеток к дочерним клеткам и за счет этого обеспечивается в последующем репродукция и всех остальных компонентов живого. Сохранение информации о свойствах предшествующих поколений, зашифрованных в молекулах ДНК (генах), передающихся из поколения в поколение - суть наследственности.
n Половое размножение - это объединение генетического материала половых клеток родителей и образование оплодотворенной яйцеклетки, содержащей двойной набор хромосом. Соотношение генетического материала обоих родителей в дочерней клетке формируется случайным образом. Фенотипические особенности нового организма в этой связи не будут полностью повторять свойства отцовского или материнского организмов, то есть возникает новая, не существовавшая ранее биологическая конструкция.
Под мутациейпонимают некое спонтанное или вызванное внешним воздействием изменение генетического материала, которое передается в ходе репродукции дочерним клеткам. Эти модификации фенотипически могут проявляться в различной степени: от практически незаметных изменений признаков, до очевидных, и иметь различные последствия для адаптивных свойств организма.
Мутации в соматических клетках потенциально опасны в плане развития злокачественных заболеваний у данного индивидуума.
Мутации в половых клетках (генеративные мутации) – опасны в плане развития патологии у потомков.
Пороки развития —это стойкие отклонения в строении органов, приводящие к функциональным расстройствам.
Существует несколько различных критериев, на основе которых классифицируют врожденные пороки развития. В зависимости от причины все врожденные пороки развития делят на:
Ø наследственные
Ø экзогенные (средовые)
Ø мультифакториальные.
Основная роль в профилактике патологии репродуктивной функции отводится эксперименту. Задачи профилактической токсикологии — определение порогов вредного действия ядов на функцию и морфологию половых желез, развитие плода и потомства.
ГОНАДОТОКСИЧНОСТЬ –вредное воздействие на гонады (половые железы) – может проявляться в повреждении половых клеток или секреторной функции гонад. Гормоны половых желез, в том числе, контролируют созревание половых клеток, эстральный (менструальный) цикл, течение беременности, лактацию и т.д.
Эмбриотксичность -способность вещества вызывать гибель эмбрионов при воздействии на организм матери во время беременности.
Тератогенность– способность вещества вызывать уродства эмбрионов при воздействии на организм матери во время беременности.
Развитие зародыша у млекопитающих обычно подразделяется на три главные фазы:
| Виды | Предимплан-тационный период, сутки | Основной органогенез, сутки | Период развития плода, сутки |
| Хомяк | 0 – 5 | 6 – 12 | 13 – 16,5 |
| Мышь | 0 – 5 | 6 – 13 | 14 – 19,5 |
| Крыса | 0 – 7 | 8 – 15 | 16 – 21,5 |
| Кролик | 0 – 5 | 6 – 15 | 16 – 31,5 |
| Морская свинка | 0 –8 | 9 – 25 | 25сут. – 9 недель |
| Собака | 0 – 17 | 18 – 30 | 31сут. – 9 недель |
| Человек | 0 – 8 | 9 – 40 | 40сут. – 9 недель |
Эффекты воздействия в эмбриональном периоде зависят от стадии развития эмбриона на момент воздействия (человек)
n Если нарушения развития на стадии предимплантационной, то дальнейшее развитие, видимо, не идет и зародыш погибает.
n На стадии активного органогенеза - эмбриопатии (нарушения, возникшие в период от 15 суток до 8 недель эмбрионального развития у человека) как раз составляют основу врожденных пороков (врожденные пороки сердца, центральной нервной системы, органов пищеварения, пороки развития почек, врожденные пороки лица).
n В плодный период - фетопатии (нарушения, возникшие после 10 недель эмбрионального развития (человек)) представляют собой такие патологические состояния, для которых, как правило, характерны не грубые морфологические нарушения, а отклонения общего типа: в виде снижения массы, задержки интеллектуального развития, различных функциональных нарушений.
Эксперименты по оценке эмбриотоксического действия, трудоемки и сложны. Некоторые принципы следующие:
Последствия действия исследуемого фактора на эмбриогенез у крыс и мышей учитывают на 19-20 сутки беременности. На этом сроке беременности подопытных животных умерщвляют и на вскрытии подсчитывают число желтых тел в яичниках, а в матке – число мест имплантации, количество живых, мертвых плодов и мест резорбции, учитывают частоту и типы патологии у плодов, массу тела, кранио-каудальный размер, пол. Для полного выявления тератогенного действия тестируемого агента необходимо исследовать плоды при помощи комплексного микроанатомического метода (на серии разрезов, сделанных от руки бритвой и на тотальных препаратах, окрашенных ализарином).
n По полученным данным рассчитывают следующие показатели:
n 1.Предимплантационная смертность(%).
n 2.Постимплантационная смертность(%).
n 3.Выживаемость эмбрионов (%).
n 4.Относительное количество эмбрионов с патологией развития (%).
ОЦЕНКА КАНЦЕРОГЕННЫХ И МУТАГЕННЫХ СВОЙСТВ.
В большинстве случаев соматические мутации, вероятно, участвуют в превращении нормальных клеток в злокачественные. Наследуемые мутации образуются в половых клетках и передаются по наследству. Эти два процесса могут иметь общий уровень обсуждения, а именно, их способность вызывать изменения в генетическом аппарате клетки.
Существует несколько методов оценки канцерогенности вещества.
n Прежде всего, это традиционный путь воздействия на организм в течение всей жизни.
n Это различные тест-системы in vitro для изучения мутогенности, в том числе повреждение ДНК, мутагенное действие на бактерии и эукариоты и трансформация клеточных структур.
.КРАТКОСРОЧНЫЕ ТЕСТЫ
(ускоренные скрининговые тесты).
n Разработан ряд сравнительно недорогих тестов, во многих из которых вместо цельного организма млекопитающих используются другие биологические системы.
n Почти все краткосрочные тесты основаны на демонстрации хромосомных повреждений, генных мутаций или повреждения ДНК, при этом многие из них проводятся in vitro.
n В этих краткосрочных тестах используется очень широкий спектр организмов – от бактерий и дрожжей до насекомых, растений и культивируемых клеток млекопитающих.
n Более углубленные исследования нужно, тем не менее, проводить на животных, т. к. на организменном уровне события развиваются несколько иначе. Организм – это сложная система. Иммунный надзор. Репарация. И т.д.
n Кратковременные тесты используют для первичного скрининга химических веществ на потенциальную канцерогенную активность.
n Около 80 % канцерогенов являются мутогенами.